孫 蕊,于海濤,杜 勇

(北京市交通信息中心, 北京 100073)

北京出租汽車交接班時(shí)空分布特性研究

孫 蕊*,于海濤,杜 勇

(北京市交通信息中心, 北京 100073)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和城市建設(shè)的發(fā)展,出租車出行供需矛盾和運(yùn)營服務(wù)水平不高的問題日益突出,有必要對(duì)出租汽車的運(yùn)營特征,尤其是出租車交接班行為特征進(jìn)行深入地分析,正確評(píng)估出租車交接班行為對(duì)出租車供給能力的影響.本文以北京市出租汽車數(shù)據(jù)為例,利用出租車交接班分析算法,研究了出租汽車的交接班時(shí)空分布特征.以交接班車輛數(shù)、交接班車輛比例和交接班覆蓋強(qiáng)度為指標(biāo),采用樣本分析的方法,研究結(jié)果表明:交接班車輛數(shù)在一天中的時(shí)變規(guī)律與出行需求變化基本一致,上午 10 時(shí)至晚22 時(shí),交接班車輛數(shù)均處于相對(duì)較低的水平;交接班地點(diǎn)大都集中在進(jìn)出京高速公路的周邊,呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域集中特性;交接班的時(shí)間間隔對(duì)交接班的時(shí)空分布影響明顯.

城市交通;時(shí)空分布;樣本分析;出租車交接班

1 引 言

出租汽車作為一種交通方式在城市交通系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,它主要滿足一般群眾的特殊出行需求,少量滿足具有一定支付能力群體的日常出行需求,以及為重大活動(dòng)提供運(yùn)輸服務(wù)保障[1,2].近幾年,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和城市建設(shè)的發(fā)展,交通出行需求迅猛增長,出租車出行供需矛盾和運(yùn)營服務(wù)水平不高的問題日益突出[3].為了有效解決目前出租汽車行業(yè)中存在的各種問題,促進(jìn)其健康、有序地發(fā)展,有必要對(duì)目前出租汽車的運(yùn)營特征,尤其是對(duì)出租車交接班行為特征進(jìn)行深入細(xì)致地分析,正確評(píng)估出租車交接班行為對(duì)出租車系統(tǒng)供給能力的影響,為相關(guān)管理部門制定相應(yīng)措施提供數(shù)據(jù)支撐.

本文基于出租車交接班算法,以北京市出租汽車數(shù)據(jù)為例,對(duì)出租汽車的交接班時(shí)空分布特征進(jìn)行研究,分析影響出租汽車交接班時(shí)空分布的主要因素,以期為交通規(guī)劃與交通管理部門進(jìn)行出租汽車需求管理、制定相關(guān)措施提供技術(shù)支持.

2 北京市出租車交接班時(shí)空分析算法

北京市出租車交接班時(shí)空分析算法[4]是在出租車 GPS 定位數(shù)據(jù)和出租車 IC 卡數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析的基礎(chǔ)上,利用 DBSCAN 空間聚類算法[5],得到出租車交接班發(fā)生的時(shí)間范圍和具體位置.算法的具體步驟如下:

(1)按照車輛信息和發(fā)生時(shí)間,在出租車 IC卡數(shù)據(jù)中,選擇駕駛員編號(hào)字段發(fā)生變化的記錄,分別提取前一位駕駛員最后交易時(shí)間和后一位駕駛員開始交易時(shí)間,分別對(duì)應(yīng)交接班的空駛開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間,得到交接班發(fā)生時(shí)間范圍.

(2)根據(jù)車輛信息和交接班空駛開始和結(jié)束時(shí)間截取相應(yīng)的 GPS 數(shù)據(jù),從中選擇出速度為 0的 GPS 數(shù)據(jù),從而得到一系列的 GPS 停車駐點(diǎn).

(3)累計(jì)同一輛車多天的 GPS 停車駐點(diǎn)(通常為一周),形成停車駐點(diǎn)序列,利用 DBSCAN 算法,計(jì)算出該序列中停車次數(shù)最多的地點(diǎn),即為交接班地點(diǎn).

算法流程如圖1所示.

圖1 出租車交接班時(shí)空分析算法流程Fig.1 Spatial analysis algorithm for taxi shift

通過以上的算法,可以得到每輛車發(fā)生交接班的大概時(shí)間范圍、地點(diǎn)坐標(biāo)、空駛交接時(shí)長等交接班相關(guān)參數(shù)(詳見表1).

表1 出租車交接班時(shí)空分析算法結(jié)果數(shù)據(jù)項(xiàng)Table1 Results of spatial analysis algorithm for taxi shift

需要說明的是,該算法得到的交接班空駛開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間,并非是確切的交接班開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間.由于受到數(shù)據(jù)、算法等因素的限制,從目前的數(shù)據(jù)中僅能得到車輛在某段空駛時(shí)間內(nèi)發(fā)生了交接班行為,但在該段空駛時(shí)間內(nèi)駕駛員是否還進(jìn)行了其他活動(dòng),例如休息、洗車、吃飯等,從目前的數(shù)據(jù)中很難進(jìn)行區(qū)分,因此,在本文中使用交接班空駛開始時(shí)間和交接班空駛結(jié)束時(shí)間來區(qū)別于通常意義上的交接班開始時(shí)間和交接班結(jié)束時(shí)間.

3 研究內(nèi)容和指標(biāo)選擇

3.1 研究樣本數(shù)據(jù)

本次研究以2011年10月8日至2011年11月11日的出租車數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),進(jìn)行出租車交接班的時(shí)空分析.選取了3504輛雙班出租車為樣本,約占北京市注冊雙班出租車(29915輛)的12%.其中,有2973 輛出租車的換班時(shí)間間隔在 24 小時(shí)左右,其余 531 輛出租車的換班時(shí)間間隔在 12小時(shí)左右.

3.2 指標(biāo)選擇

為了較為全面反映出租汽車交接班的時(shí)空分布特性,引入交接班車輛數(shù)、交接班車輛比例和交接班覆蓋強(qiáng)度3個(gè)指標(biāo)作為研究對(duì)象.

(1)交接班車輛數(shù):指某區(qū)域或路網(wǎng),在指定時(shí)間段內(nèi)處于交接班狀態(tài)的車輛總數(shù);

(2)交接班車輛比例:指某區(qū)域或路網(wǎng),在指定時(shí)間段內(nèi)處于交接班狀態(tài)的車輛數(shù)與出租車輛基數(shù)之比;

(3)交接班覆蓋強(qiáng)度:指在相對(duì)較長的時(shí)間(通常一個(gè)月以上)內(nèi),經(jīng)常在某一指定區(qū)域進(jìn)行交接班的車輛數(shù).

交接班車輛數(shù)和交接班車輛比例指標(biāo)可以從整體上反映出租車發(fā)生交接班總體數(shù)量變化情況,直接體現(xiàn)由于交接班行為對(duì)整體出租車系統(tǒng)供給的影響情況;交接班覆蓋強(qiáng)度指標(biāo)可以衡量不同區(qū)域或路網(wǎng)發(fā)生交接班的集中程度,該指標(biāo)值越高,說明在指定區(qū)域或路網(wǎng)發(fā)生交接班的車輛越多,該區(qū)域就屬于交接班集中區(qū)域.

3.3 時(shí)空分布特征分析原則

在分析出租車交接班數(shù)據(jù)時(shí)空分布特征時(shí)體現(xiàn)以下原則:區(qū)分交接班時(shí)間間隔,分析不同交接班時(shí)間間隔車輛的交接班時(shí)空分布特征;區(qū)分時(shí)段,分析一天 24 小時(shí)內(nèi)出租車交接班次分布特征的變化情況;區(qū)分工作日和假日,分析一周內(nèi)各天交接班次和交接車輛的分布情況;針對(duì)不同區(qū)域,通過空間分布圖直觀地體現(xiàn)出租車交接班數(shù)據(jù)分布在不同區(qū)域的差異性.

4 交接班時(shí)間分布特征研究

出租汽車交接班的時(shí)間分布特征主要利用交接班車輛數(shù)指標(biāo),研究不同時(shí)段處于交接班狀態(tài)的出租汽車數(shù)量變化,從而反映出租汽車交接班的時(shí)間分布特征.

4.1 交接班車輛數(shù)時(shí)間分布

取典型一周樣本數(shù)據(jù) 2012年10月8日至2012年10月14日,以車輛為研究的基本單位,分別計(jì)算每輛車在單位時(shí)間(1 h)內(nèi)是否處于交接班狀態(tài),將所有處于交接班狀態(tài)的車輛數(shù)進(jìn)行累加,獲得單位時(shí)間內(nèi)交接班車輛數(shù),計(jì)算結(jié)果如圖2所示.

圖2中,交接班車輛數(shù)的高峰出現(xiàn)在夜間0時(shí)至早上7時(shí),這是出行需求變化和駕駛員生理需求共同作用的結(jié)果.上午 7 時(shí)以后,交接班車輛數(shù)迅速下降,一般在中午 11 時(shí)至 14 時(shí),到達(dá)最低值,15時(shí)至 17 時(shí),車輛數(shù)有微弱的回升,在晚高峰時(shí)段,即 18 時(shí)至 21 時(shí),車輛數(shù)又回到最低值附近浮動(dòng), 21 時(shí)以后交接班車輛數(shù)呈現(xiàn)緩慢回升的狀態(tài).從本次選取的樣本車輛交接班情況來看,交接班車輛數(shù)在白天時(shí)段,尤其是上午 10 點(diǎn)至晚上 22 時(shí)之間,都處于較低的水平,數(shù)量變化的浮動(dòng)幅度較小.

圖2 交接班車輛數(shù) 24 小時(shí)變化Fig.2 Variation of the amount of vehicles for taxi shift in 24 h

由此可見,出租車交接班車輛數(shù)在一天中的時(shí)變規(guī)律與出行需求變化基本一致,一般地,從上午10 時(shí)至晚 22 時(shí),交接班車輛數(shù)均處于相對(duì)較低的水平,交接班車輛數(shù)的高峰一般出現(xiàn)在早上7時(shí)以前,并且在一周內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定.

從目前的分析結(jié)果來看,在早高峰時(shí)段,的確存在一定數(shù)量的出租車處于交接班狀態(tài),導(dǎo)致了早高峰時(shí)段出租汽車供給能力的下降.但從圖2中可以清晰地看出,早高峰時(shí)段是交接班車輛數(shù)呈下降變化的時(shí)段,說明部分車輛在早高峰及早高峰過后的一段時(shí)間內(nèi)陸續(xù)完成交接班投入運(yùn)營.而對(duì)于晚高峰時(shí)段,發(fā)生交接班的出租汽車數(shù)量沒有明顯的上升,說明整體上出租汽車的交接班并不是發(fā)生在出租汽車需求旺盛的晚高峰時(shí)段,但往往由于部分乘客的目的地途徑較為擁堵的路段,導(dǎo)致本次出行的“性價(jià)比”較低,因此,駕駛員往往以交接班為由而拒載.由此,交通管理部門可針對(duì)早晚高峰時(shí)段出租汽車交接班時(shí)間分布的不同特征,采取不同的措施來提高出租汽車的供給能力和服務(wù)質(zhì)量.在早高峰時(shí)段,可采取增加監(jiān)控手段,落實(shí)企業(yè)主體責(zé)任,完善駕駛員考評(píng)機(jī)制,促使駕駛員盡早投入運(yùn)營,從而保證出租汽車的整體供給能力;在晚高峰時(shí)段,要加大執(zhí)法力度,增強(qiáng)執(zhí)法能力,大力查處拒載、議價(jià)等違法行為,為廣大駕駛員創(chuàng)造守法經(jīng)營的良好氛圍,更好地滿足乘客的出行需求.

4.2 交接間隔時(shí)間的差異性

將全部樣本車輛按照24小時(shí)換班和12小時(shí)換班進(jìn)行分組,分別統(tǒng)計(jì)交接班次全天24小時(shí)變化情況.由于12小時(shí)換班制的車輛數(shù)較少,為了便于比較,選取交接班車輛比例指標(biāo)進(jìn)行分析,圖3顯示的是交接班車輛比例指標(biāo)周均值的24小時(shí)變化曲線.

從圖3中可以明顯看出,不同交接班時(shí)間間隔對(duì)交接班的時(shí)間分布產(chǎn)生了重要影響.24小時(shí)換班車輛的指標(biāo)變化曲線與圖2中總體交接班車輛變化曲線相似,但12小時(shí)換班車輛的指標(biāo)變化曲線呈現(xiàn)了類似雙峰的形態(tài)分布,交接班的高峰時(shí)段出現(xiàn)在凌晨3點(diǎn)至早上7點(diǎn)和下午15點(diǎn)至17點(diǎn),相應(yīng)地,其低谷時(shí)段出現(xiàn)在上午9時(shí)至12時(shí)和晚上20時(shí)至23時(shí)這兩個(gè)時(shí)段,而這兩個(gè)時(shí)段正好處于早晚出行高峰的尾部.但由于12小時(shí)換班的車輛所占比例較少,因此,未能明顯影響總體交接班車輛數(shù)的時(shí)間分布曲線.

圖3 交接班間隔時(shí)間對(duì)交接班時(shí)間分布的影響Fig.3 Variation of the percent of vehicle for taxi shift in different interval

由此可見,出租汽車交接班時(shí)間間隔對(duì)交接班的時(shí)間分布具有明顯影響.24 小時(shí)換班的車輛其24 小時(shí)變化曲線呈現(xiàn)類似偏態(tài)分布,而12小時(shí)換班的車輛其24小時(shí)變化曲線呈現(xiàn)類似雙峰分布.但由于 12 小時(shí)換班的車輛所占比例較低,因此,整體交接班車輛數(shù)的時(shí)間分布與24小時(shí)換班車輛的時(shí)間分布基本一致.

5 交接班空間分布特征研究

出租汽車交接班空間分布特征研究主要利用交接班覆蓋強(qiáng)度指標(biāo),研究北京市市內(nèi)不同區(qū)域發(fā)生出租汽車交接班的密集程度,從而獲得出租汽車交接班的空間分布特征.

5.1 交接班覆蓋強(qiáng)度的空間分布

圖4顯示了利用北京出租汽車交接班時(shí)空分析算法計(jì)算得到的全部樣本車輛的交接班地點(diǎn)(北京五環(huán)以內(nèi)區(qū)域),圖中一個(gè)五角星代表一輛出租汽車的交接班地點(diǎn).據(jù)統(tǒng)計(jì),交接班地點(diǎn)在五環(huán)以內(nèi)的車輛數(shù)為 1 706 輛,占全部樣本車輛的49%,其中24小時(shí)換班制的車輛有1093輛,12小時(shí)換班制的車輛有299輛.

為了便于定量分析北京市市內(nèi)(五環(huán)以內(nèi))不同區(qū)域發(fā)生出租車交接班的密集程度,本文將北京市五環(huán)以內(nèi)區(qū)域劃分為 100 個(gè)面積相等的矩形區(qū)域,并計(jì)算得到每個(gè)區(qū)域的交接班覆蓋強(qiáng)度,結(jié)果如圖5 所示.從圖5 可以直觀地看出,北京市出租汽車交接班地點(diǎn)呈現(xiàn)了比較強(qiáng)的聚集特性.在五環(huán)內(nèi)100個(gè)區(qū)域中,有 88 個(gè)區(qū)域交接班覆蓋強(qiáng)度低于 20 輛車,僅有 12 個(gè)區(qū)域的交接班覆蓋強(qiáng)度高于20 輛車,其中,有 5 個(gè)區(qū)域交接班覆蓋強(qiáng)度高于100 輛車.據(jù)統(tǒng)計(jì),在交接班覆蓋強(qiáng)度高于20輛車的12個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生交接班的車輛數(shù)是 1 195 輛,占全部樣本車輛的 34%,占交接地點(diǎn)在五環(huán)內(nèi)車輛的 70%.同時(shí),從這 12 個(gè)區(qū)域的位置分布來看,都處于機(jī)場高速、京藏高速、京港澳高速等進(jìn)出京高速公路的周邊.形成這種局面的原因,應(yīng)該與目前北京出租汽車駕駛員以遠(yuǎn)郊區(qū)縣戶籍人員為主有很大關(guān)系.這些駕駛員每天都要往返于市區(qū)與郊區(qū)之間,其交接班地點(diǎn)必定選擇在交通便利、汽車清潔、加油都比較方便的地點(diǎn),因此,進(jìn)出京高速公路周邊成為了進(jìn)行交接班的首選區(qū)域.

綜上所述,北京市出租車交接班的空間分布呈現(xiàn)了明顯的區(qū)域集中性,且集中于進(jìn)出京高速公路的周邊.針對(duì)這一特性,交通管理部門可結(jié)合 GPS實(shí)時(shí)監(jiān)控等技術(shù)手段選擇交接班覆蓋強(qiáng)度較大的重點(diǎn)區(qū)域?qū)Τ鲎馄嚨慕唤影噙M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,可以有效解決目前出租汽車交接班行為難以管理、管理較為粗放的問題,同時(shí)也能夠?yàn)楸ＷC出租汽車在出行高峰時(shí)段的整體供給能力提供有力的技術(shù)管理手段.

圖4 樣本車輛交接班地點(diǎn)分布(五環(huán)內(nèi))Fig.4 Location for taxi shift(in the 5thring road)

圖5 北京市內(nèi)(五環(huán)以內(nèi))交接班覆蓋強(qiáng)度圖Fig.5 Spatial distribution of detecting intensity for taxi shift(in the 5thring road)

5.2 不同區(qū)域的交接班時(shí)間分布差異性

分別選取三條高速公路周邊且交接班覆蓋強(qiáng)度較高的三個(gè)區(qū)域(A32 區(qū)域——京港澳高速; A76區(qū)域——京藏高速;A99 區(qū)域——機(jī)場高速),計(jì)算每個(gè)小區(qū)域內(nèi)全天24小時(shí)處于交接班狀態(tài)的出租車輛數(shù),對(duì)比不同區(qū)域出租汽車處于交接班狀態(tài)的時(shí)間分布差異.

圖6 是利用 2012年10月8日至2012年10月14日一周數(shù)據(jù)計(jì)算得到的,縱坐標(biāo)表示的是一周內(nèi)同一小時(shí)的平均值.從圖中不難看出,這三個(gè)區(qū)域的交接班車輛數(shù)24小時(shí)變化曲線還是存在差異的.這三條曲線出現(xiàn)高峰的時(shí)間段不同,京港澳高速周邊區(qū)域出現(xiàn)交接班高峰的時(shí)段是早上5時(shí)-6 時(shí),機(jī)場高速周邊區(qū)域是在 6 時(shí)-7 時(shí),京藏高速出現(xiàn)高峰的時(shí)段延遲到了上午9時(shí)-10 時(shí).京港澳高速周邊區(qū)域的 24小時(shí)交接班車輛數(shù)變化曲線,還可以觀測到明顯的交接班小高峰,發(fā)生在下午15時(shí)-19時(shí),而在同一時(shí)間段,機(jī)場高速周邊區(qū)域的24小時(shí)變化曲線也可以觀測到交接班車輛數(shù)的微弱回升,但在京藏高速周邊區(qū)域就沒有出現(xiàn)交接班的小高峰.

結(jié)合前面的交接班時(shí)間分布分析,我們不難發(fā)現(xiàn),形成這種差異的原因是不同區(qū)域不同交接班時(shí)間間隔車輛所占的比例不同.據(jù)統(tǒng)計(jì),在 A32 區(qū)域(京港澳高速)12 小時(shí)換班車輛所占的比例是25%,在 A99 區(qū)域(機(jī)場高速)比例是 11%,而在A76 區(qū)域(京藏高速)這一比例僅為 2%.由此可見,不同區(qū)域出租車交接班的時(shí)間分布總體相似,但也略有差異,這種差異的程度取決于該區(qū)域內(nèi)不同交接班間隔車輛所占的比例.

圖6 不同區(qū)域交接班車輛數(shù) 24 小時(shí)變化曲線Fig.6 Variation of the amount of vehicles for taxi shift in 24 h in different area

從圖6 中,不難看出,早高峰時(shí)段正好處于機(jī)場高速和京藏高速周邊區(qū)域出租汽車發(fā)生交接班的時(shí)間段內(nèi),一定程度上影響了早高峰的出租汽車供給服務(wù),交通管理部門可針對(duì)不同區(qū)域的特點(diǎn),引導(dǎo)、監(jiān)督不同區(qū)域的駕駛員及早完成交接班投入運(yùn)營(機(jī)場高速區(qū)域)或錯(cuò)峰、延遲交接班的開始時(shí)間(京藏高速區(qū)域),最大限度地滿足出行者的出行需求.

6 研究結(jié)論

通過以上分析,可以得到如下結(jié)論:

(1)出租車交接班車輛數(shù)在一天中的時(shí)變規(guī)律與出行需求變化基本一致,一般地,從上午10時(shí)至晚22時(shí),交接班車輛數(shù)均處于相對(duì)較低的水平,交接班車輛數(shù)的高峰一般出現(xiàn)在早上7時(shí)以前,并且在一周內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定.

(2)北京市出租車交接班地點(diǎn)在空間上呈現(xiàn)了明顯的區(qū)域集中特性,且大都集中于進(jìn)出京高速公路的周邊.交通管理部門可利用這一特征,對(duì)重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,從而了解和掌握全市出租汽車交接班的整體情況.

(3)北京市區(qū)內(nèi)的不同區(qū)域,出租車交接班車輛數(shù)的時(shí)間分布總體相似,但也略有差異,這種差異的程度取決于該區(qū)域內(nèi)不同交接班間隔車輛所占的比例.

(4)基于以上研究結(jié)果,交通管理部門可根據(jù)早晚高峰不同時(shí)段、不同區(qū)域的出租汽車交接班的不同特征,以及相應(yīng)管理要求,采取不同的管理措施,以增加出租汽車的整體供給能力,提高出租汽車的精細(xì)化管理水平,更好地為廣大出行者服務(wù).

[1] 周靜一,李曄. 基于浮動(dòng)車技術(shù)的杭州市出租汽車運(yùn)行特征分析[J].科技信息,2011(03):120-122. [ZHOU J Y,LI Y.Research on characteristics of taxi operation in Hangzhou on FCD[J]. Science& Technology Information,2011(03):120-122.]

[2] 柳麗娜,陳艷艷,張文閣. 北京市出租車乘客需求預(yù)測模型研究[J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化,2010,224(7):89-92. [LIU L N,CHEN Y Y,ZHANG W G.Passenger

Time Space Distribution Characteristics of Taxi Shift in Beijing

SUN Rui,YU Hai-tao,DU Yong
(Beijing Transportation Information Center,Beijing 100073,China)

With the development of economic society and urban construction,it is outstanding that the disequilibrium of taxi supply-demand and low services level.It is essential that researches on characteristics of taxi operation,especially on taxi shift,which will contribute to observe taxi shift affects the supplying ability of taxi.Based on Beijing taxi data and spatial analysis algorithm for taxi shift,three indexes,which are the amount of vehicles for taxi shift,the percent of vehicles for taxi shift and detecting intensity for taxi shift,are designed to analyze the time space distribution characteristic of taxi shift by sample analysis.The result shows that the variation of the amount of vehicles for taxi shift in the day consistent with the change of travel demand,which the amount of vehicles for taxi shift are in the low level from 10 a.m.to 10 p.m. Location for taxi shift lies in the area around the freeway,which had significant area-central character.It is obvious that interval for taxi shift affect the time space distribution of taxi shift.

urban traffic;time space distribution;sample analysis;taxi shift

1009-6744(2014)01-0221-08

U268.6

A

2013-06-20

2013-10-23錄用日期:2013-10-28

孫蕊(1979-),女,天津人,工程師.*通訊作者:sunrui@bjjtw.gov.cn